1 黑龍江八一農墾大學 畢業設計 (論文 )開題報告 學生姓名： 學 號： 專 業： 機械設計制造及其自動化 設計 (論文 )題目： Pro/e 零件設計到自動編程的 NC 加工 指導教師： 2009 年 3 月 25 日 2 畢 業 設 計（論 文）開 題 報 告 文 獻 綜 述 Pro/NC 模塊模擬加工的地位 ： 計算機輔助設計（ CAD）技術是近年來工程技術領域中發展最迅速、最引人注目的一項高級技術，它已成為工業生產現代化的重要標志。 它對加速工程和產品的開發、縮短產品設計制造周期、提高產品質量、降低成本、增強企業市場競爭能力與創新能力發揮著重要作用。它的應用及發展正引起一場產品工程設計與制造深刻的技術革命，并對產品結構、產業結構、企業結構、管理結構、生產方式以及人才知識結構方面帶來巨大影響。作為 CAD 技術的主要載體， CAD 方面的應用軟件就顯得越來越重要。 目前，國內市場上的 CAD 軟件空前豐富，不僅有質優價廉的國產軟件，還有一些短小精干、為某個行業而專門設計的行業性 CAD 軟件，更有許多在計算機輔助設計領域馳騁多年的老牌國外軟件提供商 的經典之作，它不僅為中國的用戶帶來了很多新進的設計思想和理念，而且為國內的 CAD 產業提供了與世界同步發展的機會。 Pro/NC 模塊的模擬加工的功能： Pro/Engineer 系統就是美國 PTC 公司的系列產品，它以其參數化、基于特征、全相關等概念聞名于 CAD 界，并且改變了機械 CAD/CAE/CAM 的傳統觀念，這種全新的概念已成為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領域的新標準。 Pro/Engineer 軟件能將從三維實體模型建立到三維實體零件加工再到設計產品的有限元分析的全部過程集成到一起，讓所有的用戶能 夠同時進行同一產品的設計制造工作，即實現所謂的并行工程。目前， CAD 軟件的這種發展趨勢非常明顯，無論是概念設計、詳細設計、工程分析還是數字仿真， CAD 軟件在產品設計的各個重要環節都提供了越來越強大的功能模塊，這也符合了“產品至上”的發展趨勢，各軟件提供商將向著為客戶提供“產品設計和開發整體解決方案”的方向努力。 3 參考文獻 : 1田緒東 .Pro/ENGINEER2.0 三維機械設計 M.北京 :機械工業出版社 ,2005. 2徐錦康 ,周國民 ,劉極峰 .機械設計 M.北京 :機械工業出版社 ,1997. 3朱新云 ,顧寄南 .基于 Pro/E 三維模型的參數化設計 J. 4林清安。 PRO/ENGINEER 零件設計 M。北京：北京大學出版社， 2001. 5趙春章。 PRO/ENGINEER 中文機械零件設計教程 M。北京：海洋出版社。 2004. 6孫江宏 劉博。 PRO/ENGINEER Wildfire 高級應用講解 M。北京：中國水利水電出版社， 2006. 7毛君，劉丹，孫華艷；基于 PRO/E 的內齒輪三維參數化造型設計 J，煤礦機械； 2007年 05 期， 89-90. 8劉浩，程培元 ；逆向工程設計 J，鍛壓機械， 2002 年 05 期， 59-60. 9 PRO/ENGINEER 零件設計進階篇 上 林清安編著 . 10PRO/E Wildfire 3.0 機械設計典型實例 作者：郝安林，王偉平，王詠梅編著 . 11機床數控技術，機械工業出版社 李郝林編著 . 12李世國；三維模型的參數化設計策略及程序設計技術 J；機械； 2000 年第 6 期 . 13董黎敏 ,袁旭 ,鄭清春 ,郭津津 ,史津平 ； 基于 Pro/Toolkit二次開發的機械零件參數化設計 J； 組合機床與自動化加工技術 ； 2004 年 01 期 . 14沈浩； PRO/E 二次開發在組件自動化設計中的應用 J，陜西科技大學學報； 2005年 05 期； 102-105. 15何世松，賈穎蓮；基于 PRO/E 的零件系列化實際的研究 J；中國科技信息； 2007年一期 . 4 畢 業 設 計（論 文）開 題 報 告 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） 研究方法： 在 P T C 最近推出的 P r o /ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 中，模擬和加工模塊得到了進一步的加強，在某些方面甚至可以與專業的 CAE 或 CAM 軟件媲美，從而使 CAD 軟件系統真正成為提高編程和處理復雜加工作業效率，改善工作質量、提高生產效率和利潤，實現企業高度自動化設計及加工的利器。 第一把火：模擬 所謂并行工程是指設計工程師在進行產品三維零件設計時就考慮產品的成型工藝、影響產品壽命的因素，并進行模擬檢查、仿真、校對，預先發現設計過程的錯誤。在初步確立產品的三維模型后，設計、制造及輔助分析部門的多位工程師同時進行結構設計、工程詳圖設計、性能輔助分析及數控機床加工指令的編程，而且每一個工程師對產品所做的修改可自動反映到其他工程師那里，大大 縮短設計、數控編程的時間。要實現以上要求，軟件系統必須建立于單一數據庫、參數化實體特征造型的基礎上，而這正是Pro/ENGINEER 系統的特色，它規避了 CAD、 CAE、 CAM 單元技術制造產品時制造精度低、周期長的軟點，使設計、模擬、加工真正有機的結合在一起。 為了開發出優質產品，設計工程師需要研究他們的設計將如何在現實世界中運作，這就需要由 CAD 軟件的模擬模塊來解決。以前，人們使用的物理原型設計是一種昂貴、耗時的方法，而常用的替代方法 傳統的數字分析，則高度依賴于受過培訓的專家，來獲得正確結果，從而延 長了產品的設計和分析的周期，增加了材料的消耗或成本，產品的可靠性也很難得到保證。值得慶幸的是，目前 CAD 軟件的模擬模塊均克服了這些缺點。Pro/ENGINEER 的模擬模塊在其預定環境中的運作 不是專家的設計工程師無需建立原型，就可以研究設計產品的機械性能。這樣就使工程人員評估、了解并盡早改善他們設計的功能表現變得容易，以縮短推出市場時間并減少開發費用。另外，模擬模塊與其他 Pro/ENGINEER 解決方案配合，可以使外形、配合性以及功能等從一開始就能正確地發展。 讓我們先來看看最新的 P r o /ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 版中的模擬模塊在外觀和功能上的一些改變： 最引人注目的首先是模擬用戶界面的改進，指定模型類型這一典型的先期任務現已 5 移到了一個對話框中，使此 Pro/ENGINEER 的兩把火：模擬、加工換新顏 Pro/ENGINEER Wildfire2.0 模擬、加工模塊功能 操作比以前版本更簡單（如圖 1 所示）； 圖 1 打開指定模型類型對話框 其次， Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 中的菜單管理器也脫離了用戶界面，這意味著 Pro/ENGINEER 窗口可占 用整個桌面，使命令訪問變得更直接、更簡單（如圖 2 所示）； 圖 2 Pro/ENGINEER Wildfire野火版 2.0中菜單管理器 另外，在選取功能方面的改進包括選取對象操作參照以及選取操作的簡化，用戶可以方便的創建約束條件（如圖 3 所示）； 圖 3 在 Pro/ENGINEERWildfire野火版 2.0中創建約束 6 最后，如果用戶想更改工作模式，例如切換到 FEM 模式，只需編輯模型類型即可（如圖 4 所示）。 圖 4 切換到 FEM 模式 有了這些改進，在 P r o / E N G INEER Wildfire 野火版 2.0 中建模和分析這兩種任務之間的切換變得迅速而緊湊，設計者可以在繼續進行分析之前調整幾何形狀。在以前的 Pro/ENGINEER 版本中，組件功能是單獨的應用程序，現在， Pro/ENGINEER Wildfire野火版 2.0 中集成了組件功能，使整個系統具備了強大的機械設計能力。設計者無需離開組件界面，即可利用其余的自由度動態拖動元件，展示組件的實際運動情況（如圖 5所示）。在元件放置期間，可以自由拖動元件，以便檢查干涉或方便快捷地為要放置的零件定位。組件中加入運動設計后，就能在設計中引入機械動力 學來模擬真實條件，創建凸輪、滑輪和齒輪，并應用由重力和驅動電動機等施加的實際力。 圖 5 在組件界面動態拖動元件 在模擬功能上， Pro/ENGINEERWildfire 野火版 2.0 通過緊固件連接提高了建立和運行分析的效率。設計者可以在實體和殼中指定貫穿螺栓連接，并在實體中指定螺釘或封閉螺栓連接，還可以定義簡單或高級緊固件。我們知道簡單緊固件的剛度取決于材料與螺栓直徑，而高級緊固件在剛度確定方面則有較大的靈活性，可以使用材料與直徑、彈 7 簧剛度性能或預加負荷力來指定其剛度。 我們以螺釘緊固件的定義為例。設計者只 需在兩個待連接的零件上選取孔的邊，然后接受缺省值即可定義螺釘的緊固件。在圖 6 中我們可以看到模型上的相應螺栓連接，還可以看到該螺栓連接作為新連接顯示在模型樹中。求解此模型后，用戶可以查看創建的缺省緊固件測量，它會報告螺栓剪切力和拉力，或報告結果的條紋圖（如圖 7 所示）。最后，用戶將會看到螺釘緊固件如何將負荷從軸承蓋傳入發動機缸體。 圖 6 定義螺釘的緊固件 圖 7 緊固件測量結果的條紋圖 如何模擬機械產品的實際運動情況，是 CAD 軟件中模擬模塊最關注的問題，由于動態分析直接 影響產品質量，所以該功能的優劣也會影響到 C A D 系統的成敗。 P r o / E N G I N E E R Wildfire 野火版 2.0 利用“機械動態”（或 MDO）很好的解決了這個方面的問題。用戶可以在產品上施加重量、重力以及外加負荷作用所產生的影響，并計算機構零件在運動過程中受到的力、加速度和速度，建立彈簧和阻尼器模型，以及模擬沖擊和碰撞，通過回放結果，用戶可以清晰地得到諸干涉區域、運動包絡、負荷與接觸點的圖形表示 8 等重要動態特性。 第二把火：加工 近幾年，隨著計算機和數控技術的飛速發展， CAD/CAM 已逐漸進入實用化階段，廣泛應用于航空航天、汽車、機械、模具制造、家電、玩具等行業。特別是數控機床的普遍使用，使得 CAD/CAM 技術成為企業實現高度自動化設計及加工的有效手段之一。 隨著 CAD/CAE/CAM 一體化的進程，在 CAD 軟件中集成的加工模塊也越來越強大，足以進行快速編程和處理很多復雜的加工作業，并有助于改善制造車間的工作質量、提高生產效率和利潤。一般， CAD 的加工模塊應能提供一種交互式編程并產生加工軌跡的方法，它包括加工規劃、刀具設定、工藝參數設置等內容。加工模塊功能檢測應注意以下幾方面 ： (1)建立二維和三維刀具路徑的難易程度； (2)加工方法的多樣性； (3)刀具路徑是否易于編輯和修改； (4)是否有刀具和材料數據庫，使系統能自動生成進給速度和主軸轉速； (5)有無內置的防碰撞和防過切功能； (6)能否手動超調任何機加工缺省值 (如進給速度，主軸轉速等 )； (7)能否對加工過程進行模擬和估算加工時間。 由于 Pro/ENGINEER 采用面向對象的統一數據庫和全參數化造型技術，為三維實體造型提供了一個優良的平臺。其工業設計方案可以直接讀取內部的零件和裝配文件，當原始造型被修改后，具有自動更新 的功能，通過建立幾何外形，產生模具的模芯和腔體，產生精加工零件和完善的模具裝配文件。 P r o /ENGINEER 還提供了最佳加工路徑控制和智能化加工路徑創建，允許 NC 編程人員控制整體的加工路徑直到最細節的部分。Pro/ENGINEER 還支持高速加工和多軸加工，帶有多種圖形文件接口。 Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 是供制造業使用的最高版本。從模具制造到生產加工，所有人都會從新的制造過程（ Manufacturing Process）管理器中受益。這一全新的圖形用戶界面使用戶能輕而 易舉地獲得 NC 過程信息以及所有制造信息（如圖 8所示）。在這個可定制的先進界面中，可以執行許多操作。可以根據草圖或 XML 模板建立 NC 路徑（刀路軌跡）、可以逐個或者一起修改路徑、可以使用簡單的“拖放”操作來重新調整路徑、可以合并以優化路徑、可以復制和粘貼路徑，可以計算路徑時間、可以歸檔和仿真路徑。全新的圖形用戶界面、起始制造零件定義功能以及可以直接操作制造 9 模型樹上的功能等特點，可以提高 NC 編程人員的效率，使他們能把精力集中在優化零件制造過程上。 圖 8 制造過程管理器 Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 還有許多與制造相關的新功能可以幫助用戶計劃生產過程。使用它，制造部門的用戶可以充分利用先進的繪圖功能，該功能通過移去標準工具和整體工具的線路，提供了遮擋加工仿真。 Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 提供了模具制造者的專用功能，它能直接輸入、操作和加工 STL（標準模板庫）數據和新的拋光刀路軌跡，它能一次快速完成深淺不同的加工。對于有機形狀，模型可與坯件模型一起載入、裝配，并直接使用粗加工、重新粗加工和精加工刀具路徑進行加工。在“ VERICUT for